En el proceso de ventilación, no solo el aire de salida, sino también parte de la energía térmica se utiliza desde la sala. En invierno, esto lleva a un aumento en las facturas de energía.
La reducción de costos innecesarios, no en detrimento del intercambio de aire, permitirá la recuperación de calor en los sistemas de ventilación centralizados y de tipo local. Para la regeneración de la energía térmica se utilizan diferentes tipos de intercambiadores de calor - recuperadores.
El artículo describe en detalle los modelos de unidades, sus características de diseño, principios de operación, ventajas y desventajas. La información indicada ayudará a elegir la mejor opción para organizar el sistema de ventilación.
Contenido del artículo:
- El concepto de recuperación: el principio de funcionamiento del intercambiador de calor.
- Viabilidad de un intercambiador de calor en la ventilación.
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Características de los diferentes tipos de intercambiadores de calor.
- Intercambiador de calor de placas - Diseño simple
- Intercambiador de calor rotativo - alta eficiencia del sistema
- Intercambiadores de calor asociados - modelo de glicol
- Nudo de cámara - universalidad de aplicación
- Tuberías de calor - sistema de intercambio de calor cerrado
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Maneras de organizar la ventilación recuperativa.
- Complejo centralizado - unidad de tratamiento de aire
- Unidades locales - Además del sistema de ventilación existente.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
El concepto de recuperación: el principio de funcionamiento del intercambiador de calor.
Traducido del latín, recuperación significa un reembolso o devolución. Con respecto a las reacciones de intercambio de calor, la recuperación se caracteriza como un retorno parcial de la energía gastada en la realización de la acción tecnológica con el propósito de aplicarla en el mismo proceso.
En sistema de ventilación El principio de recuperación se utiliza para ahorrar energía térmica.
Por analogía, el enfriamiento se recupera en climas cálidos: las masas de suministro calientes calientan la "minería" de salida y su temperatura disminuye.
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La recuperación de calor en los sistemas de ventilación reduce el costo de mantenerlos, manteniendo el intercambio de aire regulatorio.
Es razonable utilizar instalaciones para la recuperación en sistemas de ventilación organizados con inducción mecánica del movimiento de aire.
Los recuperadores de los sistemas de ventilación están ubicados en el ático o en un cuarto de servicio separado para que el sonido El equipo de trabajo no interfirió con los inquilinos de casas, visitantes de complejos deportivos y trabajadores de la industria. talleres
El flujo de aire recuperado con una porción de aire fresco mezclado con él se suministra a las instalaciones a través del conducto de ventilación
Cuando organice locales industriales con circuitos de ventilación mientras conserva el calor recibido y la mezcla el equipo de tratamiento de flujo de aire fresco está instalado en el espacio del ático, los conductos de aire están suspendidos debajo de techo
Además de la reutilización del calor, el equipo del sistema de ventilación filtra la masa de aire, eliminando el polvo y los componentes tóxicos de la misma.
Los intercambiadores de calor que se producen actualmente están equipados con dispositivos para reducir el consumo de energía, lo que reduce significativamente el consumo de energía.
La recuperación es una solución económica para los sistemas de ventilación forzada, pero se usa solo como un suplemento. El volumen principal de aire en los meses fríos todavía maneja el calentador.
Recuperador para sistema de ventilación.
Conducto de ventilación del conducto.
La ubicación del recuperador en el espacio del ático.
Suministro de aire tratado a través de la rejilla de ventilación.
Sistema de ventilación en el área de producción.
Ventilador recuperador del salón de spa
Instalaciones de dispositivos de ahorro de energía
Calentador de flujo de aire en sistemas.
El proceso de recuperación de energía se lleva a cabo en un intercambiador de calor. El dispositivo proporciona la presencia de un elemento de intercambio de calor y ventiladores para bombear flujos de aire multidireccionales. Para controlar el proceso y controlar la calidad del sistema de suministro de aire se utiliza la automatización.
El diseño está diseñado para que las corrientes de suministro y de escape estén en compartimientos separados y no se mezclen; la recuperación de calor se realiza a través de las paredes del intercambiador de calor.
Entender y entender lo que es. Ventilación con recuperación de calor. Ayuda al esquema visual de la circulación del aire.
A través del capó en áreas húmedas (inodoro, baño, cocina) es la salida de aire de escape. Antes de retirarse, pasa por el intercambiador de calor y deja algo de calor. El aire suministrado se mueve en la dirección opuesta, se calienta y entra en las salas de estar (+)
Viabilidad de un intercambiador de calor en la ventilación.
Es posible hablar sobre la conveniencia de organizar la ventilación por recuperación evaluando la efectividad del sistema y comparando sus ventajas con las desventajas.
Parte del calor se extrae del aire de extracción que se extrae hacia el exterior y se transfiere a los inyectores nuevos inyectados dirigidos dentro de la habitación. Esto reduce la pérdida de calor hasta en un 70% (+)
La necesidad de utilizar la recuperación de calor es más relevante en edificios con salida de aire forzado. Como regla general, estas son estructuras de baja inercia erigidas con el uso de tecnologías innovadoras de aislamiento térmico (casas hechas de paneles tipo sándwich, placas de silicato de gas, bloques de espuma).
En tales edificios, las paredes acumulan poco calor y el intercambio de aire natural es ineficaz.
Sin embargo, los problemas con la circulación del aire también son característicos de las estructuras de ladrillo y concreto "tradicionales". La presencia de ventanas de PVC herméticas y termoaislantes bloquea la circulación con impulsos naturales: el flujo de aire fresco se detiene y Tracción en los cañones volcados. o tiende a cero.
La solución al problema de "eurowindows" es la organización de la ventilación forzada. El sistema restaura el intercambio de aire, pero al mismo tiempo las pérdidas de calor aumentan al 60%. Y aquí no podemos prescindir de la recuperación térmica.
La eficiencia del proceso de intercambio se expresa como un porcentaje y muestra la cantidad de calor que se gasta del aire de escape para calentar la "afluencia" fresca
Indicador de eficiencia de recuperación de calor de ventilación:
- 0% - una ventana abierta - el aire caliente se elimina a la atmósfera, y el frío entra, bajando la temperatura en la habitación;
- 100% - el aire de suministro se calienta a la temperatura de "elaboración" - es técnicamente imposible de implementar;
- 30-90% - parámetro permisible, se considera una buena recuperación con una eficiencia del 60% o más, la eficiencia por encima del 80% es un excelente intercambio de calor.
La eficiencia del sistema depende del tipo de intercambiador de calor, las dimensiones de la habitación y el flujo de aire. En cualquier caso, el uso de ventilación de recuperación, incluso con una eficiencia del 30% más rentable que su ausencia. Además de los ahorros significativos en energía, la "regeneración" del calor mejora el microclima general en la habitación.
Desventajas de usar un intercambiador de calor:
- La volatilidad La compra de equipos climáticos se justifica si el consumo de energía será significativamente menor que sus ahorros después de la instalación del intercambiador de calor.
- Condensación Debido a la diferencia de temperatura en las paredes del intercambiador de calor, la humedad puede condensarse. En invierno, existe la posibilidad de que se forme hielo, lo que conlleva una rápida disminución de la eficiencia o el fallo del intercambiador de calor.
- Trabajo ruidoso. Algunos modelos en proceso de operación emiten un drone. Si durante el día esta deficiencia no es particularmente notable, entonces por la noche el ruido trae incomodidad. Los recuperadores con aislamiento mejorado funcionan silenciosamente.
Una alta inversión inicial a menudo se convierte en el principal argumento en contra de la ventilación eficiente de la energía.
Es recomendable invertir en el sistema que se amortiza en un plazo de 5 a 8 años. Cabe señalar que para el mantenimiento del complejo tendrá que incurrir en costos adicionales, por ejemplo, reemplazo periódico de ventiladores.
Características de los diferentes tipos de intercambiadores de calor.
El diseño del intercambiador de calor determina el patrón de flujo del refrigerante, la eficiencia del sistema de ventilación, la clase de consumo de energía y el costo del equipo. Se utilizan cinco variantes de intercambiadores de calor: lamelares, rotativos, tubos de calor, dispositivos de cámara y modelos con refrigerante intermedio.
Intercambiador de calor de placas - Diseño simple
La base del intercambiador de calor es una cámara hermética con múltiples conductos paralelos. Los canales están separados por divisiones: placas conductoras de calor de acero o aluminio.
Las placas onduladas (60-70 piezas) se agrupan en un bloque, de modo que los canales formados se ubican en forma transversal entre sí. La turbulencia creada mejora la transferencia de calor (+)
Los flujos de gas se mueven uno hacia el otro, se intersecan en el casete del intercambiador de calor, pero no se mezclan. El intercambio de calor se lleva a cabo mediante enfriamiento y calentamiento simultáneos de las placas desde diferentes lados.
Ventajas del intercambiador de calor cruzado:
- Fácil instalación y configuración de equipos;
- excepción de contacto de masas de aire;
- costo asequible y dimensiones compactas;
- Sin frotamiento y partes móviles.
El índice de eficiencia varía en el rango de 40-70%.
La principal desventaja del modelo lamelar es el condensado que se deposita en el conducto de escape y la formación de hielo en invierno. Para descongelar la unidad, el chorro entrante se redirige para evitar el intercambiador de calor, y el efluente caliente derrite el hielo en las placas.
En el modo de "descongelación", la energía no se ahorra, y se utilizan calentadores de hasta 5 kW para calentar el aire entrante. La eficiencia promedio cae en un 20% (+)
Hay dos formas de resolver el problema:
- Precaliente el flujo de aire entrante a una temperatura a la que se excluye la formación de hielo.
- Recuperador con placas de pulpa absorbente. El material absorbe la humedad de las masas de aire de desecho y la transmite a los nuevos flujos entrantes.
Al elegir un intercambiador de calor cruzado, deben tenerse en cuenta las características operativas de las placas.
Sus características dependen del material de fabricación:
- Papel de aluminio - Costo asequible, pero rendimiento limitado en invierno. Además, no se recomienda para locales residenciales debido al secado al aire. Modificaciones con "relleno" de aluminio - la mejor opción para baños y piscinas.
- Separadores de plastico - en el precio son similares a los productos de metal, pero difieren en el rendimiento general mejorado.
- Intercambiador de calor de celulosa - Evite el glaseado y mantenga el contenido normal de humedad en interiores.
El recuperador de higrocelulosa es el más económico y óptimo para la ventilación de edificios residenciales.
Intercambiador de calor rotativo - alta eficiencia del sistema
El intercambiador de calor se presenta en forma de un cilindro lleno de capas intermedias de metal corrugado. A medida que la unidad de tambor gira, chorros de aire caliente o frío entran alternativamente en cada compartimiento.
El diseño del intercambiador de calor de rotor: un eje de rotación y dos canales de aire. Una sección del rotor se calienta "trabajando", el tambor se desplaza y el calor se redirige a masas frías concentradas en el canal adyacente (+)
La eficiencia de la transferencia de calor está determinada por la velocidad de rotación del rotor, la eficiencia se puede ajustar.
Argumentos "para" intercambiador de calor rotativo:
- recuperación de calor hasta 65-90%;
- economía consumo de energía;
- recuperación parcial de humedad - Usted puede hacer sin un humidificador;
- periodo de amortización - Hasta 4 años.
A pesar de su alta eficiencia, un intercambiador de calor tipo tambor no se convirtió en un líder entre instalaciones similares.
Contras del sistema de ventilación:
- Mezclar el aire contaminado en la entrada. Las masas de escape y de entrada circulan alternativamente a través de los microcanales, por lo que alrededor del 3–8% de los "trabajos" regresan. El tambor a menudo transmite el olor del aire saliente.
- La complejidad del diseño. Las partes giratorias del rotor necesitan un mantenimiento regular y un reemplazo periódico. Los elementos móviles durante la operación producen ruido y vibración.
- Alto costo El precio para los modelos rotativos es más alto que para los productos laminares. Esto se debe al uso de mecanismos complejos en el diseño del intercambiador de calor de tambor.
- Tallas grandes. La instalación se realiza en una amplia cámara de ventilación.
Debido al volumen de la instalación del rotor se utilizan principalmente en plantas industriales.
Para minimizar la mezcla de flujo de aire, los recuperadores de rotor se complementan con sectores intermedios; aquí, los microcanales son soplados con aire fresco, que regresa a la campana. Minus esquema - eficiencia reducida (+)
Intercambiadores de calor asociados - modelo de glicol
La unidad de recuperación de calor con refrigerante intermedio suele denominarse intercambiadores de calor asociados o una unidad de glicol debido a sus características de diseño. Este es uno de los sistemas de recuperación de calor más flexibles. Un intercambiador de calor choca contra el conducto de entrada y el segundo contra el escape.
En el esquema de tuberías hay: una bomba de circulación, un tanque de expansión, una válvula de aire, un controlador, un sensor de temperatura, una válvula de seguridad, un indicador de presión (+)
El principio de funcionamiento. La composición de glicol circula entre los intercambiadores de calor. La temperatura del refrigerante aumenta debido al flujo de escape calentado, y luego la energía térmica se transfiere al aire fresco. Un sistema cerrado elimina la mezcla de masas de aire que se aproximan.
Características de funcionamiento de los intercambiadores de calor con refrigerante:
- Eficiencia - 45-55%;
- Ajuste de eficiencia usando una bomba - se selecciona la velocidad de movimiento de anticongelante;
- la posibilidad de colocar los conductos de aire de suministro y de escape de forma remota entre sí (hasta 800 m);
- La instalación del intercambiador de calor se realiza vertical u horizontalmente;
- en heladas severas, la superficie del congelador del intercambiador de calor de escape - aparece hielo; el uso de anticongelante permite operar el recuperador sin recurrir a la descongelación;
- el periodo de amortización del sistema es de hasta 2 años;
- Se permite una combinación de 1 capucha y varios afluentes, o viceversa.
El volumen de aire extraído e inyectado debe ser aproximadamente igual. Dichos intercambiadores de calor se usan generalmente si el flujo es tóxico o está muy contaminado cuando la mezcla de flujos es inaceptable.
Nudo de cámara - universalidad de aplicación
Estructuralmente, el intercambiador de calor de la cámara es una caja cerrada dividida dentro de un amortiguador en movimiento. La partición de apertura define el funcionamiento del intercambiador de calor.
El flujo de salida corre a lo largo de un canal y la entrada entra en la segunda cámara. En el intercambiador de calor, las masas calientes calientan las paredes del primer compartimento. Después de un tiempo, la tapa se mueve y el flujo de aire cambia de dirección.
Como resultado, el flujo de entrada se mueve a lo largo de las paredes cálidas del primer conducto de aire, y el "ejercicio" calienta la superficie de la segunda cámara. En algún momento, la partición se vuelve atrás y el ciclo se repite.
Ventajas de la unidad de intercambio de calor de la cámara:
- Eficiencia - 80-90%;
- en conjunto con el aislamiento térmico de alta calidad, se minimizan los costos de calefacción;
- Facilidad de instalación: se necesitará la ayuda de especialistas para elegir los parámetros de la unidad de ventilación.
- preservación de los niveles de humedad;
- Se excluye la congelación del sistema.
El intercambiador de calor de cámara es una excelente opción para regiones donde durante el año hay un desequilibrio significativo entre la temperatura interior y exterior.
Las desventajas de la unidad de recuperación de calor incluyen:
- la necesidad de un mantenimiento regular de las piezas móviles;
- Las corrientes de aire que se aproximan están parcialmente mezcladas: los olores y las impurezas pueden volver al edificio.
Para reducir la mezcla, se completa el sistema. elemento de filtro. El aire se vuelve más limpio, pero la eficiencia del recuperador cae.
Tuberías de calor - sistema de intercambio de calor cerrado
El recuperador consiste en una variedad de tubos de cobre o aluminio llenos de materia volátil, como el freón. El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor tubular se basa en procesos físicos: un cambio en el estado de una sustancia cuando se calienta.
El termotubo se coloca verticalmente: el extremo inferior del intercambiador de calor en el conducto de escape y la parte superior en el conducto de admisión. Flujos salientes alrededor del extremo del tubo: el freón se calienta, hierve y se evapora (+)
El gas sube y libera energía térmica a la entrada, después de lo cual el freón se condensa y fluye hacia abajo en el intercambiador de calor. El ciclo térmico se repite en un círculo.
Características técnicas y operativas del intercambiador de calor tubular:
- eficiencia del dispositivo - hasta el 65%;
- operación silenciosa Debido a la ausencia de partes móviles;
- simplicidad de diseño y sin pretensiones en el servicio;
- compacidad - Pequeñas dimensiones y bajo peso;
- independencia energética - el refrigerante circula de forma natural;
Una ventaja importante es que el flujo de aire y el flujo de retorno no se mezclan.
Debilidades de las tuberías de calor:
- alta eficiencia logrado en un rango de temperatura estrecho: con un fuerte sobrecalentamiento, todo el freón se evapora y, con un calentamiento insuficiente, la velocidad de evaporación disminuye;
- baja resistencia del tubo - la remodelación o despresurización reduce el rendimiento del equipo.
Los intercambiadores de calor tubulares se utilizan en la construcción privada, en edificios administrativos, de oficinas y en pequeñas áreas industriales.
Maneras de organizar la ventilación recuperativa.
La recuperación se resuelve de una de las formas: centralizada y descentralizada. En el primer caso, las corrientes de ventilación de toda la habitación pasan a través del intercambiador de calor, en el segundo caso, desde una habitación.
Complejo centralizado - unidad de tratamiento de aire
El sistema centralizado se instala en la etapa de construcción o modernización de capital del sistema de ventilación.
Se selecciona la unidad de suministro y escape forzado (PVU) con recuperador incorporado. El criterio de selección principal: el rendimiento general del complejo basado en todo el volumen de aire en la estructura (+)
La PVU con un intercambiador de calor proporciona suficiente intercambio de aire incluso en casas con ventanas herméticas. Al mismo tiempo, los flujos de aire se distribuyen uniformemente, sin crear corrientes de aire.
Complejo unidades de tratamiento de aire Los tipos monobloque están equipados con:
- los fans - Suministro durante todo el día de aire limpio y emisión de chorros saturados con dióxido de carbono;
- calentadores - Entrada de precalentamiento;
- por filtros - retiene el polvo y las micropartículas;
- intercambiador de calor - Se pueden utilizar diferentes tipos de instalaciones.
La funcionalidad de algunas PWU se ha ampliado con un temporizador de demora, un regulador de potencia, sensores de nivel de humedad, etc.
El caso de los modelos monobloque está cubierto con material que absorbe el ruido, por lo que el trabajo de la PWU se vuelve muy silencioso. Versiones verticales, horizontales y suspendidas de las unidades de ventilación son posibles.
Producción de PVU monobloque de recuperación probada: "Respiraderos" (Ucrania), Dantherm (Dinamarca), "Daikin" (Japón), "Dantex" (Inglaterra).
Unidades locales - Además del sistema de ventilación existente.
Para restablecer la circulación de masas de aire en la sala en operación, serán adecuados los flujos descentralizados con recuperación de calor.
Se estrellan contra la fachada del edificio o se montan a través de una ventana. Su principal tarea es mejorar. ventilación en la casa
Un ventilador y un intercambiador de calor de placas se proporcionan en recuperadores locales. El “manguito” del filtro de aire está aislado con material que absorbe el ruido. La unidad de control de la unidad de ventilación compacta está ubicada en la pared interior.
Características de los sistemas de ventilación descentralizados con recuperación:
- Eficiencia – 60-96%;
- baja productividad - los dispositivos están diseñados para proporcionar intercambio de aire en habitaciones de hasta 20-35 metros cuadrados;
- costo asequible y una amplia gama de unidades, que van desde válvulas de pared convencionales hasta modelos automatizados con un sistema de filtración de múltiples etapas y la capacidad de ajustar la humedad;
- fácil instalación - Para la puesta en servicio no requiere colocación de conductos de aire, instalar válvula de pared usted puede poseer
Fabricantes populares de recuperadores locales: Prana (Ucrania), O.Erre (Italia) Ventisca (Alemania), Respiraderos (Ucrania), Aerovital (Alemania).
Criterios importantes para elegir una salida de pared: grosor de pared permisible, capacidad, eficiencia del intercambiador de calor, diámetro del canal de aire y temperatura del medio bombeado
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Comparación del trabajo de ventilación natural y sistema de recuperación forzada:
El principio de funcionamiento del intercambiador de calor centralizado, el cálculo de la eficiencia:
Diseño y operación de un intercambiador de calor descentralizado en el ejemplo de la válvula de pared Prana:
A través del sistema de ventilación de la habitación toma alrededor del 25-35% de calor. Para reducir las pérdidas y la recuperación de calor eficiente, se utilizan recuperadores. El equipo climático le permite utilizar la energía de la masa residual para calentar el aire entrante.
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